[發明專利]利用含重金屬廢水制備的PM-LDH用以促進產甲烷菌生長的方法

在審

• 申請號: 201410823629.6
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104531605A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉建勇;錢光人;孫浩源
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C12N1/38
• 分類號: C12N1/38;C12N1/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明屬于環保領域，涉及一種利用含重金屬廢水制備的多元層狀金屬氫氧化物（PM-LDH）用以促進產甲烷菌生長的方法，具體是利用重金屬廢水制備的PM-LDH促進產甲烷菌的生長。

背景技術

高濃度有機廢水厭氧生物處理是污水資源化處理的重要途徑，產甲烷菌是有機物厭氧甲烷化產生甲烷的主要功能微生物。但產甲烷菌生長比較緩慢，同時對生長所需環境要求比較苛刻，需要多種少量和微量金屬元素，如主要有Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mn、Mo、Se、W等，這些金屬元素在高濃度有機廢水厭氧處理過程中對產甲烷菌起到了激活作用。

然而，缺乏這些微量營養元素以及比例失調是許多高濃度有機廢水厭氧生物處理過程中常見問題。研究表明，大多數高濃度有機廢水，包括食品工業廢水、飲料工業廢水以及發酵工業廢水都不能達到使厭氧處理為最佳工況所要求的營養平衡，厭氧處理過程必須向廢水中適量添加金屬元素來補充產甲烷菌所需的營養。但產甲烷菌所需金屬元素在厭氧體系中存在不同形態，而不同形態金屬元素的生物有效度是有區別的，向廢水中直接添加離子態的金屬元素可能被沉淀、被螯合、被吸附從而導致其生物有效度降低。同時，過量添加金屬元素還會對產甲烷菌活性產生抑制作用。

LDH是一種具有獨特層狀結構的陰離子粘土材料，主體層板主要為二價、三價金屬陽離子。LDH可以在水中緩慢釋放金屬離子，使得它理論上可以持續的提供產甲烷菌生長所需的金屬元素。

發明內容

本發明的目的是要解決高濃度有機廢水中的金屬營養元素不能滿足生物厭氧處理生長需求的問題，提供了利用重金屬廢水制備PM-LDH，將其投入到高濃度有機廢水厭氧體系，PM-LDH緩慢釋放的多種金屬元素可以促進產甲烷菌的生長。

本發明采用的技術方案如下：

一種利用含重金屬廢水制備的多元層狀金屬氫氧化物（PM-LDH）用以促進產甲烷菌生長的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟：A.?PM-LDH的制備：a.?取含有Co?60～400?mg／L、Ni?300～500?mg／L、Cu?50～200?mg／L等金屬元素的廢水為對象，取上述廢水50-100ml加入50ml蒸餾水25℃下均勻攪拌；并向其中加入0.28M氫氧化鈉調節pH至8.0~9.0；同時，向其中通入CO₂并充分曝氣1小時；b.?曝氣結束后，將懸浮液在80℃下振蕩16~24小時；振蕩結束后，將該懸浮液抽濾并用去離子水反復沖洗，隨后放入60℃烘箱干燥24h，從而制得所需粒徑為0.2mm~0.3mm的PM-LDH顆粒；B.?用PM-LDH促進產甲烷菌生長的方法：a.?取活化后含有產甲烷菌的培養液2mL，接種到150mL合成培養基中；培養基的組成為：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄?0.5g/L，K₂HPO₄?3.5g/L，KH₂PO₄?1.5g/L；并補充水量到1000mL；250mL三角燒瓶分裝；培養基預先要用高壓滅菌鍋在121℃滅菌20min左右；冷卻待用；b.?向上述含產甲烷菌的培養基中投加粒徑為0.2mm~0.3mm，濃度為1g/L的PM-LDH；投加PM-LDH顆粒的產甲烷菌的生長速度，與不投加多元層狀金屬氫氧化物顆粒的產甲烷菌的生長速度相比，產甲烷菌生長量提高15%左右。

具體實施方式

實施例1現將本發明具體實施例敘述于后。

取含有Co（60～400?mg／L）、Ni（300～500?mg／L）、Cu（50～200?mg／L）等金屬元素的廢水50ml加入50ml蒸餾水25℃下均勻攪拌，并向其中加入0.28M氫氧化鈉調節pH至9.0，同時，向其中通入CO₂并充分曝氣1小時。曝氣結束后，將懸浮液在80℃下振蕩24小時。振蕩結束后，將該懸浮液抽濾并用去離子水反復沖洗，隨后放入60℃烘箱干燥24h，研磨后制得所需粒徑為0.2mm~0.3mm的PM-LDH顆粒。